IRR15-22C/L491/TR8 SMD LED डेटाशीट - पैकेज आयाम 3.0x1.6x1.1mm - फॉरवर्ड वोल्टेज 1.3V (इन्फ्रारेड)/1.9V (रेड) - पावर 100mW (इन्फ्रारेड)/130mW (रेड)

1. उत्पाद अवलोकन

IRR15-22C/L491/TR8 एक ड्यूल एमिटर सरफेस माउंट डिवाइस है जो एक ही मिनिएचर टॉप-व्यू फ्लैट पैकेज में एक इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड और एक रेड एमिटिंग डायोड को एकीकृत करता है। यह डिवाइस रंगहीन पारदर्शी प्लास्टिक पैकेजिंग में निर्मित है, जो दोनों तरंग दैर्ध्य के प्रकाश के उच्च दक्षता संचरण को सुनिश्चित करता है। इसकी मुख्य डिजाइन विशेषता यह है कि इन्फ्रारेड एमिटर का स्पेक्ट्रम सिलिकॉन फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर की प्रतिक्रिया वक्र से मेल खाता है, जिससे संवेदन और पहचान अनुप्रयोगों में इसका प्रदर्शन अनुकूलित होता है। यह उत्पाद आधुनिक पर्यावरणीय मानकों के अनुरूप है, जो लीड-मुक्त, RoHS निर्देश का अनुपालन करने वाला, EU REACH विनियमन के अनुरूप और हैलोजन-मुक्त है।

1.1 मुख्य विशेषताएँ एवं लाभ

• कम फॉरवर्ड वोल्टेज:यह सुनिश्चित करता है कि सर्किट में उच्च ऊर्जा दक्षता और कम बिजली की खपत हो।
• स्पेक्ट्रल मिलान:इन्फ्रारेड डायोड का प्रकाश उत्पादन विशेष रूप से सिलिकॉन-आधारित फोटोडिटेक्टर की प्रतिक्रिया वक्र से मेल खाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे ऑप्टिकल सेंसिंग प्रणाली में सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात बढ़ जाता है।
• द्वि-वर्णीय उत्सर्जन:इन्फ्रारेड (सेंसिंग, रिमोट कंट्रोल के लिए) और रेड लाइट (स्टेटस इंडिकेशन, सरल डिस्प्ले के लिए) कार्यों को एक कॉम्पैक्ट पैकेज में एकीकृत करके, सर्किट बोर्ड स्पेस की बचत की जाती है।
• पर्यावरण अनुपालन:लीड-फ्री, RoHS, REACH और हैलोजन-मुक्त आवश्यकताओं को पूरा करता है, जो व्यापक वैश्विक बाजारों और पर्यावरण-अनुकूल डिजाइनों के लिए उपयुक्त है।
• माइक्रो SMD पैकेज:टॉप-व्यू फ्लैट पैकेज (3.0mm x 1.6mm x 1.1mm) स्वचालित असेंबली और उच्च-घनत्व PCB डिज़ाइन के लिए आदर्श है।

1.2 लक्षित बाज़ार एवं अनुप्रयोग

यह घटक मुख्य रूप से ऐसे अनुप्रयोगों के लिए है जिन्हें संवेदन और संकेतन के लिए विश्वसनीय, कम-शक्ति वाले प्रकाश स्रोत की आवश्यकता होती है। इसके प्रमुख अनुप्रयोग क्षेत्र हैंइन्फ्रारेड एप्लिकेशन सिस्टम, जिसमें शामिल हैं लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं:

• प्रॉक्सिमिटी एंड प्रेजेंस सेंसर
• वस्तु पहचान और गणना प्रणाली
• ऑप्टिकल एनकोडर
• नॉन-कॉन्टैक्ट स्विच और इंटरफ़ेस
• सरल डेटा ट्रांसमिशन लिंक (उदाहरण के लिए, रिमोट कंट्रोल रिसीवर)
• उपकरण जिन्हें इन्फ्रारेड फ़ंक्शन के पास लाल संकेतक लाइट की आवश्यकता होती है

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 Absolute Maximum Ratings

ये रेटिंग उन सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुंचा सकती हैं। इन सीमाओं पर या उससे आगे काम करने की स्थिति की कोई गारंटी नहीं है।

• निरंतर अग्र धारा (I_F):इन्फ्रारेड और रेड लाइट चिप्स दोनों के लिए 50 mA है। इस धारा से अधिक होने पर अत्यधिक गर्मी और तेजी से प्रदर्शन में गिरावट आएगी।
• रिवर्स वोल्टेज (V_R):5 V. LED की रिवर्स वोल्टेज सहनशीलता सीमित होती है; सही सर्किट डिजाइन को रिवर्स बायस स्थितियों को रोकना चाहिए।
• पावर डिसिपेशन (P_c):फ्री एयर तापमान ≤25°C पर, इन्फ्रारेड चिप के लिए 100 mW और रेड चिप के लिए 130 mW। यह पैरामीटर थर्मल मैनेजमेंट के लिए महत्वपूर्ण है।
• ऑपरेटिंग एंड स्टोरेज टेम्परेचर:-25°C से +85°C (ऑपरेटिंग), -40°C से +100°C (स्टोरेज)।
• सोल्डरिंग तापमान:अधिकतम 260°C, 5 सेकंड से अधिक नहीं, विशिष्ट लीड-फ्री रीफ्लो प्रोफाइल के अनुरूप।

2.2 प्रकाशविद्युत विशेषताएँ (Ta=25°C)

ये निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत विशिष्ट प्रदर्शन मापदंड हैं।

• विकिरण तीव्रता (I_E):को mW/sr (मिलीवाट प्रति स्टेरेडियन) में मापा जाता है। I_F=20mA पर, विशिष्ट मान 2.1 mW/sr (इन्फ्रारेड) और 2.3 mW/sr (रेड) है। यह एक विशिष्ट ठोस कोण के भीतर उत्सर्जित प्रकाश शक्ति को दर्शाता है।
• शिखर तरंगदैर्ध्य (λ_p):इन्फ्रारेड के लिए 940 nm (विशिष्ट) और रेड के लिए 660 nm (विशिष्ट)। इन्फ्रारेड तरंगदैर्ध्य सिलिकॉन फोटोडिटेक्टर्स के लिए आदर्श है, जिनकी शिखर संवेदनशीलता लगभग 900-1000 nm के पास होती है।
• स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ (Δλ):इन्फ्रारेड लगभग 30 nm, रेड लगभग 20 nm, यह उत्सर्जित प्रकाश की स्पेक्ट्रल शुद्धता को परिभाषित करता है।
• फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F):I_F=20mA पर, इन्फ्रारेड का विशिष्ट मान 1.30 V और रेड का विशिष्ट मान 1.90 V है। रेड चिप का V_Fअधिक है, यह विभिन्न अर्धचालक सामग्रियों (AlGaInP बनाम GaAlAs) के उपयोग के कारण है।
• दृष्टिकोण (2θ)_1/2):120 डिग्री। यह व्यापक दृष्टिकोण शीर्ष-दृश्य, लेंस-रहित, रंगहीन पारदर्शी पैकेजिंग की विशेषता है, जो एक विस्तृत उत्सर्जन पैटर्न प्रदान करता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

3.1 Infrared Chip Characteristics

The provided infrared chip curves offer crucial design insights:

• स्पेक्ट्रम वितरण:वक्र 940 nm पर एक तीक्ष्ण शिखर दर्शाता है, जिसकी अर्ध-अधिकतम चौड़ाई लगभग 30 nm है, जो सिलिकॉन डिटेक्टर के साथ इसकी उत्कृष्ट वर्णक्रमीय अनुकूलता की पुष्टि करता है।
• फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज (I-V कर्व):यह घातांकीय वक्र करंट-सीमित प्रतिरोधक के चयन के लिए महत्वपूर्ण है। वोल्टेज में मामूली परिवर्तन से करंट में भारी परिवर्तन हो सकता है, जो स्थिर-धारा ड्राइव या सटीक गणना किए गए श्रृंखला प्रतिरोध के उपयोग की आवश्यकता पर बल देता है।
• सापेक्ष तीव्रता बनाम अग्र धारा:यह अधिकतम रेटेड मान तक धारा के साथ विकिरण तीव्रता में रैखिक वृद्धि दर्शाता है, जो करंट नियंत्रण के माध्यम से चमक मॉड्यूलेशन की अनुमति देता है।
• अग्र धारा बनाम परिवेश तापमान:It demonstrates the derating requirements. To prevent exceeding the power dissipation limit, the maximum allowable forward current decreases as the ambient temperature increases.

3.2 Red Light Chip Characteristics

The curves for the red chip follow a similar principle, but there are material-specific differences:

• स्पेक्ट्रम वितरण:केंद्रीय तरंगदैर्ध्य 660 nm (गहरा लाल) है, बैंडविड्थ संकीर्ण (लगभग 20 nm) है, जिससे संतृप्त लाल रंग उत्पन्न होता है।
• I-V वक्र, धारा बनाम तीव्रता और थर्मल डिरेटिंग:ये वक्र अवरक्त चिप के समान हैं, लेकिन इनमें अलग वोल्टेज और बिजली खपत मान हैं, जैसा कि पूर्ण अधिकतम रेटिंग और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विशेषता तालिका में दिखाया गया है।

3.3 Angular Characteristics

该सापेक्ष फोटोकरंट बनाम कोणीय विस्थापनवक्र (जोड़ीदार डिटेक्टरों से अनुमानित) स्थानिक उत्सर्जन पैटर्न को दर्शाता है। 120 डिग्री के देखने के कोण ने एक लैम्बर्टियन वितरण जैसा पैटर्न उत्पन्न किया, जहाँ तीव्रता 0° (उत्सर्जक सतह के लंबवत) पर सबसे अधिक और ±60° पर आधी रह गई। प्रकाशिक पथ के डिजाइन और रिसीवर पर पर्याप्त सिग्नल तीव्रता सुनिश्चित करने के लिए यह महत्वपूर्ण है।

4. Mechanical and Packaging Information

4.1 Package Dimensions

यह उपकरण एक मिनिएचर SMD पैकेज में आता है। मुख्य आयाम (इकाई: mm) में लगभग 3.0 x 1.6 का बॉडी आकार और 1.1 की ऊंचाई शामिल है। कैथोड आमतौर पर पैकेज पर मार्किंग या नॉच द्वारा पहचाना जाता है। आयाम चित्र पिन पिच और PCB पैड पैटर्न डिजाइन सिफारिशें दिखाता है, जो विश्वसनीय सोल्डरिंग और यांत्रिक स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण है।

4.2 ध्रुवीयता पहचान

सही ध्रुवीयता कनेक्शन अत्यंत महत्वपूर्ण है। डेटाशीट का पैकेज चित्र एनोड और कैथोड टर्मिनलों को इंगित करता है। 5V रिवर्स वोल्टेज रेटिंग से अधिक रिवर्स पोलैरिटी लगाने से डायोड जंक्शन तुरंत क्षतिग्रस्त हो जाएगा।

5. सोल्डरिंग, असेंबली और हैंडलिंग निर्देश

5.1 प्रमुख सावधानियाँ

• ओवरकरंट प्रोटेक्शन:एक्सटर्नल करंट लिमिटिंग रेसिस्टर हैअनिवार्य आवश्यकता। खड़ी I-V वक्र का अर्थ है कि वोल्टेज में मामूली वृद्धि भी विनाशकारी करंट सर्ज का कारण बन सकती है।
• भंडारण और आर्द्रता संवेदनशीलता:यह उपकरण नमी के प्रति संवेदनशील है। इसे मूल नमी-रोधी बैग में सिलिका जेल के साथ संग्रहित किया जाना चाहिए। खोलने के बाद, इसे 168 घंटे (7 दिन) के भीतर उपयोग किया जाना चाहिए, जब तक कि पुनः बेकिंग (60°C पर 24 घंटे) न की गई हो।

5.2 वेल्डिंग की शर्तें

• रिफ्लो सोल्डरिंग:लीड-फ्री तापमान प्रोफाइल का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, शिखर तापमान 260°C होना चाहिए और अवधि 5 सेकंड से अधिक नहीं होनी चाहिए। रिफ्लो चक्र दो बार से अधिक नहीं होने चाहिए।
• हैंड सोल्डरिंग:如必要，使用烙铁头温度<350°C的烙铁，对每个端子加热<3秒，并使用低功率烙铁（<25W）。焊接点之间应允许冷却。
• मरम्मत:इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है। यदि अपरिहार्य है, तो दोनों टर्मिनलों को एक साथ गर्म करने के लिए ड्यूल-टिप सोल्डरिंग आयरन का उपयोग करें और सोल्डर जोड़ों पर यांत्रिक तनाव से बचें।

6. पैकेजिंग और ऑर्डर जानकारी

6.1 पैकेजिंग विनिर्देश

डिवाइस को एम्बॉस्ड कैरियर टेप पर लपेटकर रील के रूप में आपूर्ति की जाती है। मानक पैकेजिंग मात्रा प्रति रील 2000 टुकड़े है। कैरियर टेप का आकार मानक SMD प्लेसमेंट उपकरणों के साथ संगतता सुनिश्चित करता है।

6.2 लेबलिंग और ट्रेसेबिलिटी

पैकेजिंग में नमी-रोधी बैग और रील पर लगे लेबल शामिल हैं। इन लेबलों में ट्रेसेबिलिटी जानकारी होती है, जैसे पार्ट नंबर, बैच नंबर, मात्रा और उत्पादन स्थल। यह गुणवत्ता नियंत्रण और आपूर्ति श्रृंखला प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है।

7. एप्लिकेशन डिज़ाइन विचार

7.1 सर्किट डिज़ाइन

ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन करते समय:

1. श्रृंखला प्रतिरोध (R) की गणना करें_s):सूत्र R का उपयोग करें_s= (V_{पावर सप्लाई}- V_F) / I_F। डेटाशीट में अधिकतम V मान का उपयोग करें ताकि सभी स्थितियों में पर्याप्त धारा सुनिश्चित हो।_Fउदाहरण के लिए, लाल एलईडी के लिए, 20mA धारा और 5V आपूर्ति पर: R_s= (5V - 2.5V) / 0.02A = 125Ω। अगले मानक मान का उपयोग करें (उदाहरण के लिए, 130Ω या 150Ω)।
2. PWM डिमिंग का उपयोग करने पर विचार करें:तीव्रता नियंत्रण के लिए, एनालॉग करंट कम करने के बजाय पल्स-विड्थ मॉड्यूलेशन का उपयोग करें, क्योंकि इससे रंग (लाल प्रकाश) और तरंगदैर्ध्य की स्थिरता बनी रहती है।
3. थर्मल प्रबंधन:सुनिश्चित करें कि PCB लेआउट पर्याप्त तांबे का क्षेत्रफल थर्मल प्रबंधन के लिए प्रदान करता है, विशेष रूप से अधिकतम करंट के निकट या उच्च परिवेश तापमान पर काम करते समय।

7.2 ऑप्टिकल डिज़ाइन

• सेंसिंग (इन्फ्रारेड) के लिए:ऑप्टिकल रूप से इन्फ्रारेड एमिटर और फोटोडिटेक्टर को संरेखित करें। संवेदन क्षेत्र को परिभाषित करने और परिवेशी प्रकाश व्यवधान को अवरुद्ध करने के लिए एपर्चर, लेंस या लाइट पाइप का उपयोग करें। लंबी दूरी की संवेदन के लिए अधिक दिशात्मक बीम बनाने हेतु 120 डिग्री के चौड़े दृश्य कोण को शील्ड करने की आवश्यकता हो सकती है।
• संकेतन (लाल प्रकाश) के लिए:रंगहीन पारदर्शी लेंस और चौड़ा दृश्य कोण अच्छी दृश्यता प्रदान करते हैं। यदि अधिक मृदु, समान संकेतन की आवश्यकता हो, तो डिफ्यूज़र के उपयोग पर विचार करें।

8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

IRR15-22C/L491/TR8 का मुख्य विभेद इसकेदोहरी तरंगदैर्ध्य, एकल पैकेजडिज़ाइन में निहित है। दो स्वतंत्र LED के उपयोग की तुलना में, यह प्रदान करता है:

• स्थान बचाएं:50% कम PCB फुटप्रिंट।
• असेंबली सरल करें:एक बार की सतह माउंटिंग प्रक्रिया दो बार की प्रक्रिया की जगह लेती है।
• लागत प्रभावशीलता:कुल घटक और असेंबली लागत में संभावित कमी।
• अनुकूलित इन्फ्रारेड प्रदर्शन:विशिष्ट 940nm GaAlAs चिप का चयन सिलिकॉन डिटेक्टर के साथ इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए किया गया है, जो सामान्य अवरक्त LED की तुलना में बेहतर संवेदनशीलता और सीमा प्रदान कर सकता है।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

9.1 क्या मैं एक साथ इन्फ्रारेड और रेड एलईडी ड्राइव कर सकता हूँ?

हाँ, लेकिन उन्हें स्वतंत्र करंट-लिमिटिंग सर्किट (प्रतिरोधक या ड्राइवर) द्वारा संचालित किया जाना चाहिए। वे एक ही पैकेज साझा करते हैं, लेकिन उनके अलग-अलग सेमीकंडक्टर चिप्स और विद्युत कनेक्शन होते हैं।

9.2 करंट लिमिटिंग रेसिस्टर पूरी तरह से आवश्यक क्यों है?

LED एक करंट-चालित उपकरण है। इसका फॉरवर्ड वोल्टेज नकारात्मक तापमान गुणांक रखता है और अलग-अलग उपकरणों के बीच भिन्न होता है। बिना सीरीज़ रेसिस्टेंस के वोल्टेज स्रोत अनियंत्रित करंट प्रवाह का कारण बनता है, जो तत्काल थर्मल रनवे को ट्रिगर करके उपकरण को क्षतिग्रस्त कर देता है।

9.3 इस LED की सामान्य जीवन अवधि क्या है?

LED जीवनकाल को आमतौर पर उस बिंदु के रूप में परिभाषित किया जाता है जहां प्रकाश उत्पादन प्रारंभिक मूल्य के 50% तक कम हो जाता है। हालांकि यह स्पष्ट रूप से इस डेटाशीट में उल्लेखित नहीं है, रेटेड मानों के भीतर संचालित और अच्छी तरह से थर्मल प्रबंधन वाले SMD LED का जीवनकाल आमतौर पर 50,000 घंटे से अधिक होता है।

9.4 मेरे सेंसर डिज़ाइन के लिए, विकिरण तीव्रता (mW/sr) मान की व्याख्या कैसे करनी चाहिए?

विकिरण तीव्रता प्रति इकाई ठोस कोण में प्रकाश शक्ति का वर्णन करती है। डिटेक्टर द्वारा प्राप्त शक्ति (mW में) का अनुमान लगाने के लिए, आपको डिटेक्टर के प्रभावी क्षेत्र और एलईडी से इसकी दूरी/कोण जानने की आवश्यकता है। कोणीय विस्थापन वक्र ऑफ-अक्ष संरेखण के मामलों की गणना करने में सहायक होता है।

10. व्यावहारिक अनुप्रयोग उदाहरण

10.1 सरल प्रॉक्सिमिटी सेंसर

परिदृश्य:यह पता लगाएं कि कोई वस्तु डिवाइस के 5 सेंटीमीटर के दायरे में कब प्रवेश करती है।
कार्यान्वयन:PCB पर IRR15-22C/L491/TR8 स्थापित करें। इन्फ्रारेड एमिटर को 20mA कॉन्स्टेंट करंट से ड्राइव करें (3.3V पावर स्रोत से गणना किए गए रेसिस्टर का उपयोग करके)। इसके सामने एक सिलिकॉन फोटोट्रांजिस्टर रखें, दोनों के बीच सीधे प्रकाश युग्मन को रोकने के लिए एक छोटा बैरियर सेट करें। जब कोई वस्तु अंतराल में प्रवेश करती है, तो वह एमिटर के इन्फ्रारेड प्रकाश को डिटेक्टर पर परावर्तित कर देगी। डिटेक्टर का आउटपुट करंट बढ़ जाएगा, जिसे लोड रेसिस्टर के माध्यम से वोल्टेज में परिवर्तित किया जा सकता है और माइक्रोकंट्रोलर के ADC या कंपेरेटर द्वारा पढ़ा जा सकता है। एक रेड एलईडी को GPIO पिन से जोड़ा जा सकता है, जो दृश्य "डिटेक्शन सक्रिय" या "वस्तु उपस्थित" संकेत प्रदान करता है।

11. कार्य सिद्धांत

एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड एक अर्धचालक p-n जंक्शन उपकरण है। जब अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और p-क्षेत्र से होल जंक्शन क्षेत्र में इंजेक्ट होते हैं। जब ये वाहक पुनर्संयोजित होते हैं, तो वे फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं। उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) अर्धचालक सामग्री के बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है। IRR15-22C/L491/TR8 का उपयोग करता हैGaAlAs (गैलियम एल्यूमीनियम आर्सेनाइड)940nm इन्फ्रारेड एमिटर के रूप में उपयोग किया जाता हैAlGaInP (एल्युमिनियम गैलियम इंडियम फॉस्फाइड)660nm रेड लाइट एमिटर के रूप में। रंगहीन पारदर्शी एपॉक्सी लेंस चिप को एनकैप्सुलेट करता है, यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है और प्रकाश आउटपुट पैटर्न को आकार देता है।

12. प्रौद्योगिकी रुझान

The development of such SMD LEDs follows several key industry trends:

• Miniaturization:पैकेज आकार लगातार छोटा हो रहा है (उदाहरण के लिए 0603 से 0402 और फिर 0201 तक), ताकि छोटे अंतिम उत्पाद प्राप्त किए जा सकें।
• मल्टी-चिप पैकेजिंग:एक ही पैकेज के भीतर कई एलईडी चिप्स (अलग-अलग रंग या एक ही रंग) को एकीकृत करना, जैसा कि इस दोहरे तरंगदैर्ध्य उपकरण में दिखाया गया है, ताकि उच्च आउटपुट, रंग मिश्रण या बहु-कार्यक्षमता प्राप्त की जा सके।
• उच्च दक्षता:आंतरिक क्वांटम दक्षता और प्रकाश निष्कर्षण दक्षता में निरंतर सुधार से समान इनपुट करंट पर उच्च विकिरण तीव्रता प्राप्त होती है, जिससे सिस्टम बिजली खपत बजट में सुधार होता है।
• बढ़ी हुई विश्वसनीयता:पैकेजिंग सामग्री और चिप माउंटिंग तकनीक में प्रगति ने उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता की स्थितियों में प्रदर्शन में सुधार किया है और कार्य जीवन को बढ़ाया है।
• बुद्धिमान एकीकरण:एक बढ़ता हुआ रुझान नियंत्रण IC (ड्राइवर, सेंसर) को LED पैकेजिंग के भीतर एकीकृत करना है, जिससे "स्मार्ट LED" मॉड्यूल बनते हैं और सिस्टम डिज़ाइन सरल हो जाता है।